澄清多年科學謎題!地質地球所等研究發現水星東向環電流
【環球網科技綜合報道】6月16日消息,記者從中科院官網了解到,地質地球所等研究發現水星東向環電流,澄清了多年的科學謎題——水星至少不顯著存在類似地球磁層的西向環電流,不能簡單地將水星磁層視為地球磁層的“小號”版本。
據悉,相關研究成果發表在《Geophysical Research Letters》上。
水星是太陽係中距離太陽最近的一顆行星。上世紀70年代,水手10號兩次近距離掠飛水星,發現水星可能存在全球偶極磁場。2011年nian,美mei國guo信xin使shi號hao成cheng為wei首shou個ge環huan繞rao水shui星xing探tan測ce的de飛fei船chuan,並bing開kai啟qi了le長chang達da四si年nian的de連lian續xu在zai軌gui監jian測ce。信xin使shi號hao的de觀guan測ce證zheng實shi了le水shui星xing存cun在zai一yi個ge較jiao弱ruo的de全quan球qiu偶ou極ji磁ci場chang,其qi磁ci偶ou極ji矩ju約yue為wei地di球qiu偶ou極ji矩ju的de萬wan分fen之zhi四si,表biao明ming水shui星xing內nei核he磁ci場chang發fa電dian機ji要yao遠yuan弱ruo於yu地di球qiu當dang前qian內nei核he磁ci場chang發fa電dian機ji。與yu地di球qiu磁ci層ceng類lei似si,水shui星xing磁ci場chang與yu外wai部bu太tai陽yang風feng的de相xiang互hu作zuo用yong也ye能neng形xing成cheng一yi個ge磁ci層ceng空kong腔qiang,不bu過guo尺chi度du遠yuan比bi地di球qiu磁ci層ceng小xiao(約為地球磁層的5%)。因此水星磁層在某種程度上可近似看作是地球磁場變弱時候的磁層“樣本”。
地(di)球(qiu)偶(ou)極(ji)磁(ci)場(chang)能(neng)夠(gou)有(you)效(xiao)捕(bu)獲(huo)太(tai)陽(yang)風(feng)高(gao)能(neng)帶(dai)電(dian)粒(li)子(zi),使(shi)得(de)地(di)球(qiu)免(mian)遭(zao)太(tai)陽(yang)高(gao)能(neng)粒(li)子(zi)的(de)直(zhi)接(jie)轟(hong)擊(ji)。捕(bu)獲(huo)的(de)太(tai)陽(yang)高(gao)能(neng)帶(dai)電(dian)粒(li)子(zi)在(zai)偶(ou)極(ji)磁(ci)場(chang)的(de)引(yin)導(dao)作(zuo)用(yong)下(xia)會(hui)漂(piao)移(yi)(離子西向漂移,電子東向漂移)形成一個環繞地球的西向環電流。當出現太陽風暴時,西向環電流顯著增強,並造成地表地磁場強度的下降。
由於水星磁層空間的觀測資料有限,通常認為水星磁層是地球磁層按比例縮小的“小號”banben,yeyinggaicunzaiyigeyoubuhuolizixingchengbinghuanraoshuixingdexixianghuandianliu。danyouxuezherenwei,ruojiangdiqiuhuandianliugaonenglizifangzaishuixingoujicichangzhong,nameshuixinghuandianliuquyuzeyingduiyingweiyushuixingbiaomianyixia。suoyi,shuixingxianranshibukenengcunzaihuandianliu。ciwai,youyushuixingxiangyangmiancicenggaoduyasuo,buhuoliziyejiaonanyijuerelizidexingshixingchengbihuanpiaoyiyundong。danyeyouxuezherenwei,suirangaonenglizibuyibuhuo,danshuixingyoukenengbuhuojiaodinengliangdelizi,bingqiezaiguanceyanjiuhemoniyanjiuzhongfaxianlezheyangdebuhuolizi。raner,duiyuzheyangdebuhuolizinengbunengxingchengxixianghuandianliurengbuqingchu。
chengqingshuixingshifoujuyouxixianghuandianliuduiyurenshitaiyangfengyushuixingxianghuzuoyong,jieshishuixingkongjiandenglizitiwuliguochengjuyoukexueyiyi,bingyouzhuyutansuoxingxingcichangyanhuazaixingxingyijuhuanjingzhongsuobanyandejiaose。raner,kaolvdaoxinshihaodenglizitiyiqideshichangyouxian,yanjiuhuodededenglizitizhengtisudu、密度、溫wen度du等deng參can量liang存cun在zai一yi定ding誤wu差cha,這zhe給gei直zhi接jie分fen析xi離li子zi的de漂piao移yi運yun動dong帶dai來lai了le困kun難nan。此ci外wai,即ji使shi離li子zi漂piao移yi運yun動dong能neng環huan繞rao水shui星xing形xing成cheng閉bi合he路lu徑jing,如ru何he評ping估gu這zhe些xie漂piao移yi離li子zi是shi否fou帶dai來lai顯xian著zhu的de西xi向xiang環huan電dian流liu也ye是shi較jiao為wei困kun難nan。
為此,中國科學院地質與地球物理研究所地球與行星物理院重點實驗室博士生石振在導師研究員戎昭金、魏勇的指導下,與瑞典於默奧大學、美(mei)國(guo)密(mi)歇(xie)根(gen)大(da)學(xue)等(deng)機(ji)構(gou)的(de)國(guo)際(ji)學(xue)者(zhe)合(he)作(zuo),提(ti)出(chu)可(ke)通(tong)過(guo)計(ji)算(suan)信(xin)使(shi)號(hao)測(ce)量(liang)到(dao)磁(ci)場(chang)的(de)平(ping)均(jun)旋(xuan)度(du),進(jin)而(er)反(fan)演(yan)水(shui)星(xing)空(kong)間(jian)電(dian)流(liu)分(fen)布(bu),確(que)認(ren)水(shui)星(xing)空(kong)間(jian)是(shi)否(fou)存(cun)在(zai)顯(xian)著(zhu)的(de)西(xi)向(xiang)環(huan)電(dian)流(liu)(因為顯著的環電流會產生顯著的磁場擾動)。通過對信使號近4年的磁場統計分析,研究顯示水星磁層內部不存在類似於地球磁層的西向電流環帶;但在水星夜側磁赤道附近,~500-1000 km高度範圍內存在一個明顯的東向電流。該東向電流主要集中在磁赤道麵上,自西向東運轉,並與向陽麵的磁層頂電流(JCF)閉合形成回路。
jinyibudemoniyanjiuzhengshilegaijielun,bingxianshichugaidongxiangdianliunengyongjiuxingdicunzaiyurenyitaiyangfengtiaojianxia。jiehemonijixiangguanfenxijisuan,keyanrenyuantichuledongxiangdianliudexingchengjili:太陽風離子通過擴散作用從磁層兩側進入水星磁層,在磁場的引導作用下,在夜側磁赤道麵附近形成準捕獲等離子體帶;在等離子體帶的內側,徑向向外的等離子體壓力梯度與磁場共同驅動了東向抗磁電流。
據了解,東向電流的發現更新了對水星磁層電流體係的傳統認知,澄清了多年的科學謎題——水星至少不顯著存在類似地球磁層的西向環電流,不能簡單地將水星磁層視為地球磁層的“小號”版本。此外,水星東向電流的發現對於理解水星發電機演化、係外行星空間等離子體環境等科學探測具有重要的科學意義。
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